{"id":23932,"date":"2026-02-10T10:49:44","date_gmt":"2026-02-10T10:49:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.kcsensor.com\/?p=23932"},"modified":"2026-02-10T10:49:44","modified_gmt":"2026-02-10T10:49:44","slug":"ultrasonic-level-measurement-principle-and-measurement-precautions","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/ultrasonic-level-measurement-principle-and-measurement-precautions\/","title":{"rendered":"Funktionsprinzip der Ultraschall-F\u00fcllstandsmessung und Vorsichtsma\u00dfnahmen bei der Messung"},"content":{"rendered":"

I. Messprinzip<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Ein Ultraschallwandler besteht aus piezoelektrisches Keramikmaterial<\/strong>. Die Messung erfolgt durch den Umwandlungsprozess elektrische Energie in mechanische Energie und anschlie\u00dfend wieder in elektrische Energie<\/strong>, basierend auf dem Zeitaufwand f\u00fcr diese Umrechnung.<\/p>\n\n\n\n

Mit anderen Worten: Das Funktionsprinzip eines Ultraschallwandlers besteht darin, Ultraschallwellen aussenden und reflektierte Echos empfangen<\/strong>. Durch die genaue Messung der Zeitdifferenz t<\/strong> zwischen der Aussendung von Ultraschallwellen und dem Empfang des Echos sowie die Kombination dieser beiden Vorg\u00e4nge mit Schallgeschwindigkeitskompensation (C)<\/strong> Ausgehend von der Umgebungstemperatur wird die Messentfernung anhand der folgenden Formel berechnet:<\/p>\n\n\n\n

D = C \u00d7 t \/ 2<\/strong><\/p>\n\n\n\n

II. Probleme bei der praktischen Anwendung<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Problem<\/strong><\/strong><\/td>Ph\u00e4nomen und Ursache<\/strong><\/strong><\/td>L\u00f6sungen<\/strong><\/strong><\/td><\/tr>
Steam-Umgebung<\/td>Ph\u00e4nomen:<\/strong> Der Fl\u00fcssigkeitsstand wird oft nicht erfasst.
Grund:<\/strong> In Dampfumgebungen ist die akustische Impedanz des Mediums hoch, und es kommt zu Brechung und Reflexion, was zu einer \u00fcberm\u00e4\u00dfigen D\u00e4mpfung der Ultraschallwellen f\u00fchrt.<\/td>		\u25cfVerwenden Sie ein nicht-invasiver (au\u00dfen montierter) Ultraschall-F\u00fcllstandssensor<\/strong> von unten aus zu messen und das Dampfmedium zu vermeiden.
\u25cfDurch ein Fern-Antikondensationssensor<\/strong>, wobei die Sendeleistung erh\u00f6ht wird, damit das Echo erfasst werden kann.
\u25cfVerwenden Sie ein Tauch-F\u00fcllstandsmessumformer<\/strong> (druckbasiert) zur Messung des Fl\u00fcssigkeitsstands.<\/td><\/tr>
Staubige Umgebung (in der Regel feste Stoffe)<\/td>Ph\u00e4nomen:<\/strong> Der F\u00fcllstand kann nicht erfasst werden.
Grund:<\/strong> Staub absorbiert Ultraschallwellen, und mit der Zeit sammelt sich Staub auf der Sensoroberfl\u00e4che an.<\/td>		\u25cf Durch ein Fernsensor<\/strong> und regelm\u00e4\u00dfige Wartungsarbeiten durchf\u00fchren.
\u25cfInstallieren Sie ein Entl\u00fcftungssystem<\/strong> um einen staubfreien Raum zu schaffen.
\u25cfVerwenden Sie ein Radarf\u00fcllstandmessger\u00e4t<\/strong>, das von Staub und Schwebeteilchen nahezu unbeeintr\u00e4chtigt bleibt.  <\/td><\/tr>
Schaum auf der Fl\u00fcssigkeitsoberfl\u00e4che<\/td>Ph\u00e4nomen:<\/strong> Der gemessene F\u00fcllstand entspricht eher der Schaumoberfl\u00e4che als dem tats\u00e4chlichen Fl\u00fcssigkeitsstand, oder der F\u00fcllstand kann nicht erfasst werden.
Grund:<\/strong> Schaum besteht aus zahlreichen Blasen unterschiedlicher Gr\u00f6\u00dfe. Wenn Ultraschallwellen in die Schaumschicht eintreten, kommt es an den Gas-Fl\u00fcssigkeits-Grenzfl\u00e4chen zu kontinuierlicher diffuser Reflexion und Brechung.<\/td>		\u25cfVerwenden Sie ein nicht-invasiver Ultraschall-F\u00fcllstandssensor<\/strong> von unten aus zu messen und den Einfluss des Schaums zu vermeiden.
\u25cfVerwenden Sie ein kapazitiver F\u00fcllstandsmessumformer<\/strong>, das die durch die Fl\u00fcssigkeit erzeugte Kapazit\u00e4t direkt misst und nicht durch Schaum beeinflusst wird.
\u25cfVerwenden Sie ein Tauch-F\u00fcllstandsmessumformer<\/strong> (druckbasiert) zur Messung des Fl\u00fcssigkeitsstands.<\/td><\/tr>
Unruhige Zust\u00e4nde<\/td>Ph\u00e4nomen:<\/strong> Falsche Messwerte oder keine Erkennung des F\u00fcllstands.
Grund:<\/strong> Starke Schwankungen der Fl\u00fcssigkeitsoberfl\u00e4che und eine Neigung der Oberfl\u00e4che ver\u00e4ndern den Echoweg, wodurch sich die Wegl\u00e4nge verl\u00e4ngert und die Signalst\u00e4rke abnimmt.<\/td>		\u25cfVerwenden Sie ein kapazitiver F\u00fcllstandsmessumformer<\/strong>, die weder von Schwankungen der Fl\u00fcssigkeitsoberfl\u00e4che noch von Neigungen beeinflusst wird.
\u25cfVerwenden Sie ein Tauch-F\u00fcllstandsmessumformer<\/strong> (druckbasiert) zur Messung des Fl\u00fcssigkeitsstands.<\/td><\/tr>
Kontakt der Sonde mit Metall<\/td>Ph\u00e4nomen:<\/strong> Falsche Messwerte.
Grund:<\/strong> Die von der Sonde ausgesendeten Ultraschallwellen werden beim Kontakt mit Metall stark reflektiert, und die Metallschwingungen beeintr\u00e4chtigen weiterhin die Messung.<\/td>		\u25cf Befestigen Sie den Sensor nicht direkt auf Metall; verwenden Sie eine Kunststoffadapter oder -halterung<\/strong>.
\u25cfFalls eine Montage auf Metall unvermeidbar ist, f\u00fcgen Sie Folgendes hinzu: Gummidichtungen<\/strong>. Reicht eine Dichtung nicht aus, sollten mehrere Dichtungen verwendet werden.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

III. Der Begriff des Strahlwinkels<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die Abstrahlwinkel<\/strong> Der Begriff \u201eUltraschallwellen\u201c bezieht sich auf die Eingeschlossener Winkel des konischen Bereichs<\/strong> in dem sich die Ultraschallenergie w\u00e4hrend der Ausbreitung haupts\u00e4chlich konzentriert.<\/p>\n\n\n\n

Es ist ein Kernparameter<\/strong> von Ultraschall-F\u00fcllstandsmessger\u00e4ten und Punktf\u00fcllstandsmessger\u00e4ten (Einheit: Grad \u00b0), zur Bestimmung des Ultraschall-Erfassungsbereichs. Au\u00dferdem dient dieser Wert als wichtige Orientierungshilfe, um Metallkonstruktionen und R\u00fchrwerke bei der Installation zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n

Zusammenhang zwischen Strahlwinkel und Frequenz:<\/strong>
Bei Sonden gleicher Gr\u00f6\u00dfe, Eine h\u00f6here Frequenz f\u00fchrt zu einem kleineren Strahlwinkel.<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

IV. Messbereich und Totzone<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Messbereich<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Der Messbereich bezieht sich auf den maximale Entfernung, die die Sonde effektiv messen kann<\/strong>. Eine \u00dcberschreitung des Messbereichs kann dazu f\u00fchren, dass keine Messung erfolgt oder die Messung ungenau ist.<\/p>\n\n\n\n

In der Praxis wird im Allgemeinen empfohlen, den tats\u00e4chlich ben\u00f6tigten Messbereich auf 10%\u201320% au\u00dferhalb des im Datenblatt angegebenen Nennbereichs<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Der Messbereich h\u00e4ngt ab von Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit<\/strong>. Je h\u00f6her die Sendeleistung und je besser die Empfangsempfindlichkeit, desto gr\u00f6\u00dfer ist die Messreichweite. Im Allgemeinen gilt:, Niederfrequenzsonden k\u00f6nnen eine h\u00f6here Sendeleistung erzielen<\/strong>, weshalb Sonden mit gr\u00f6\u00dferen Messbereichen in der Regel mit niedrigeren Frequenzen arbeiten.<\/p>\n\n\n\n

Toter Winkel<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Der Messblindbereich bezeichnet den Bereich direkt unterhalb der Sonde, in dem keine genaue Messung m\u00f6glich ist. Bei Messungen von Entfernungen, die k\u00fcrzer sind als der Messblindbereich, kommt es zu ungenauen Messergebnissen oder zu einem Messfehler.<\/p>\n\n\n\n

In der Praxis wird im Allgemeinen empfohlen, die tats\u00e4chlich erforderliche Blindzone auf 10%\u201320% kleiner als die im Datenblatt angegebene Blindzone<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Das Wesentliche an der toten Ecke ist Restschwingung der piezoelektrischen Keramik<\/strong>. Befindet sich das Messobjekt zu nahe an der Sonde, kann der Sensor nicht zwischen ausgesendeten Wellen und zur\u00fcckkehrenden Echos unterscheiden, was zu einem Messfehler f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Im Allgemeinen, Sonden mit h\u00f6herer Frequenz weisen eine geringere Sendeleistung und geringere Restschwingungen auf<\/strong>, was zu einem kleineren toten Winkel f\u00fchrt. Das erkl\u00e4rt, warum Der Messbereich und die Totzone eines Ultraschallsensors sind stets proportional zueinander.<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

V. Ultraschallfrequenz<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die Ultraschallfrequenz eines F\u00fcllstands- oder Punktf\u00fcllstandssensors bezieht sich auf die mechanische Schwingung <\/strong>Frequenz der von der Sonde ausgesendeten Ultraschallwellen, gemessen in Kilohertz (kHz).<\/p>\n\n\n\n

Die meisten KACISE-Ultraschallsonden arbeiten im Frequenzbereich von 30 bis 200 kHz und decken Messbereiche von 15 m bis 1 m ab, wobei die Totzonen zwischen 0,6 m und 0,1 m liegen.<\/p>\n\n\n\n

Zusammenhang zwischen Ultraschallfrequenz und Genauigkeit<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ultraschallwellen mit h\u00f6herer Frequenz haben k\u00fcrzere Wellenl\u00e4ngen, wodurch kleine Ver\u00e4nderungen an der reflektierenden Oberfl\u00e4che besser erkannt werden k\u00f6nnen, was zu einer h\u00f6heren Aufl\u00f6sung und absoluten Genauigkeit f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Ultraschallwellen mit niedrigerer Frequenz weisen l\u00e4ngere Wellenl\u00e4ngen, eine geringere Aufl\u00f6sung und eine relativ geringere absolute Genauigkeit auf.<\/p>\n\n\n\n

Die absolute Genauigkeit bezeichnet die absolute Differenz zwischen dem tats\u00e4chlichen Wert und dem Messwert. In Datenbl\u00e4ttern wird die Genauigkeit in der Regel als Prozentsatz des Skalenendwerts (FS) angegeben..<\/strong><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

I. Measurement Principle An ultrasonic transducer is made of piezoelectric ceramic material. Measurement is achieved through the process of converting electrical energy into mechanical energy and then back into electrical energy, based on the time required for this conversion. In other words, the working principle of an ultrasonic transducer is to emit ultrasonic waves and […]<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[114],"tags":[],"class_list":["post-23932","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ultrasonic-sensor"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23932","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=23932"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/23932\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=23932"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=23932"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.kcsensor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=23932"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}